Организационное обеспечение

Лингвистическое обеспечение

Информационное обеспечение

Основу составляют данные, которыми пользуются проектировщики в процессе проектирования непосредственно для выработки проектных решений. Эти данные могут быть представлены в виде тех или иных документов, содержащих сведения справочного характера о материалах, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений.

Основу составляют специальные языковые средства (языки проектирования), предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Основная часть лингвистического обеспечения - языки общения человека с ЭВМ.

Совокупность документов, устанавливающих организационную структуру, функции и порядок взаимодействия подразделений, должностных лиц проектно-конструкторской организации в условиях функционирования САПР.

Сквозное проектирование в САПР

Поскольку важнейшей задачей инженера является проектирование изделий и технологических процессов их изготовления, то САПР принято делить на два основных вида:

• САПР изделий (САПР И);
• САПР технологических процессов (САПР ТП) их изготовления.

Ввиду того, что на Западе сложилась своя терминология в области автоматизированного проектирования и она часто используется в публикациях, будем рассматривать и «западные» и отечественные термины.

Рис. 2.1. Структурно-логическое разделение областей применения САПР в западной и отечественной терминологии

САПР изделий.

На Западе эти системы называют CAD (Computer Aided Design). По существу термин «CAD» можно перевести как «проектирование с помощью компьютера». Однако сегодня закрепившийся термин CAD следует интерпретировать с некоторой поправкой. С помощью таких систем выполняют объемное (3D) и плоское (2D) геометрическое моделирование как отдельных деталей, так и состоящих из них изделий.

Понятие САПР И рассматривается несколько шире – САПР И включает в себя еще и дополнительные модули различных инженерных расчетов, анализ и оценку проектных решений. Научно-исследовательский этап САПР выделяют в самостоятельную автоматизированную систему научных исследований (АСНИ). В западной терминологии системы, охватывающие обе задачи – инженерную и научную – называют CAE (Computer Aided Engineering) – автоматизированная система инженерных расчетов. Системы инженерных расчетов, как правило, обеспечивают проектировщика автоматизацией стандартных или общеинженерных расчетов, таких как, расчет простых соединений и/или различных деталей на прочность, контроль столкновений движущихся частей механизма; кинематический и динамический анализ узлов механизма. С помощью систем АСНИ, как правило, решаются более сложные специфические расчеты: анализ напряжений, позволяющий проверить прочность деталей сложных изделий и их узлов; и др. При этом можно выделить АСНИ универсальные и АСНИ специализированные. Первые, реализуют универсальное к исследуемому объекту математическое обеспечение. К ним в первую очередь следует отнести широко используемого метод конечных элементов (finite-element method – FEM). Этот метод как и его аналоги метод граничных элементов (boundary-element method) и метод конечных разностей позволяет решать задачи напряженно-деформированного состояния сложных деталей, топлообмена в системах различного назначения, распределения магнитных потоков в деталях различной магнитной проницаемости, движения жидкостей и т.п.

Результатом проектирования в CAD-системах является конструкторская документация, структура изделия и материальная ведомость. Эти данные используются на следующем этапе подготовки производства.

САПР технологических процессов.

В России эти системы принято называть САПР ТП или АС ТПП (автоматизированные системы технологической подготовки производства). На Западе их называют CAPP (Computer Automated Process Planning). С помощью этих систем разрабатывают технологические процессы и оформляют их в виде маршрутных, операционных, маршрутно-операционных и других карт, проектируют технологическую оснастку, разрабатывают управляющие программы (УП) для станков с ЧПУ.

Более конкретное описание технологии обработки на оборудовании с ЧПУ выполняется в автоматизированной системе управления производственным оборудованием (АСУПР). На Западе такую систему принято называть CAM (Computer Aided Manufacturing). Система реализует технологию, состоящую в использовании компьютерных систем для планирования, управления и контроля операций производства через прямой или косвенный интерфейс с производственными ресурсами предприятия. Техническими средствами, реализующими данную систему, могут быть системы ЧПУ станков и компьютеры, управляющие автоматизированными станочными системами. Следует отметить, что системы CAE, реализующие МКЭ, так же оказываются незаменимы при разработке технологических операций литья и обработки металлов давлением для выбора рациональных параметров этих процессов, обеспечивая необходимое качество будущих заготовок (отсутствие различного рода дефектов).

Использование «САПР И» и «САПР ТП» в отдельности на соответствующих этапах разработки изделий и технологии их изготовления обеспечивает эффект в виде сокращения сроков проектирования, в том числе и за счет применения унифицированных, стандартных и типовых конструктивных и технологических решений. Однако, наибольший эффект от использования систем достигается при объединении систем (пусть даже разных разработчиков) в единую интегрированную систему, позволяющую обеспечивать обмен информацией между всеми частями САПР. Для выполнения функций интеграции используются системы PDM (Product Data Management) – системы управления инженерными данными. Такая интегрированная система на информационном уровне поддерживается единой базой данных. С ее помощью выполняют:

– хранение и управление составом изделий и технической документацией (КД, ПЗ к проектировочному расчету, ТД, УП ЧПУ и др.);

– управление процессом разработки изделия, а также его состоянием.

Рис. 2.2. Структура сквозного проектирования изделий

Структура PDM-системы приведена на рис. 2.2. Здесь сплошными линиями со стрелками показано движение по этапам сквозного конструкторско-технологического проектирования CAD/CAM/CAE:

1 – проектирование (в том числе и расчеты) конструкции изделия с выходом на трехмерные модели, комплект конструкторской документации и структуру изделия в виде элементов базы данных;

2 – проектирование технологического процесса изготовления каждой детали в отдельности и изделия целом;

3 – детальное проектирование отдельных технологических операций (для станков с ЧПУ, выбор рациональных режимов литья и обработки металлов давлением).

Представленная выше схема сквозного проектирования изделия и технологии его изготовления реализуется сегодня в виде соответствующих программных решений, способствующих ускорению выпуска конструкторско-технологической документации и получению конкурентного преимущества по времени. Любое предприятие имеет возможность оснастить свое производство такими программными решениями – благо на рынке ПО имеется разносторонний выбор САПР сегодня практически для любых сфер деятельности предприятий. Однако не все так сказочно как хотелось бы. Не всегда конструкторские и технологические отделы даже одного предприятия оснащаются САПР одного разработчика. Это есть результат:

– либо стихийной закупки программного оснащения без должного сопоставления и анализа требуемых предприятию и реализуемых в САПР функций и как следствие дозакупки САПР другого производителя со специальными функциями;

– либо растянутом во времени оснащением отделом предприятий;

– либо же наоборот намеренным приобретением САПР по наилучшему сочетанию функций в отдельности для каждого конструкторского или технологического бюро.

Такая несогласованность программных решений приводит к необходимости дублировать формирование исходных данных при проектировании на каждом этапе. Что снижает эффективность от применения САПР.

Тот же результат возникает при объединении предприятий или возникновения партнерских отношений между предприятиями, оснащенными САПР в разное время и от разных разработчиков.

Не стоит так же забывать, что с выпуском продукции связана деятельность не только конструкторского и технологического отделов предприятия, но и маркетинговый, финансовый, бухгалтерский, кадровый и другие. С этими подразделениями так же необходима информационная связь, исключающая паразитное дублирование. Таким образом, возникает необходимость в фактически международных информационных решениях, обеспечивающих единство протоколов передачи данных об изделиях.

Cals-технология в современном мире

В настоящее время основной тенденцией в достижении высокой конкурентоспособности западных и российских предприятий является переход от отдельных замкнутых САПР и их частичного объединения к полной интеграции технической и организационной сфер производства. Основным направлением создания такой интеграции рассматривается CALS-технология, или технология непрерывной компьютерной поддержки жизненного цикла изделия (product cycle). При этом выделяют следующие этапы жизненного цикла изделия в порядке последовательности их выполнения:

1) Маркетинг: выявление и анализ потребностей рынка;

2) Анализ осуществимости, сбор сведений и формулирование служебного назначения изделия;

3) Разработка концептуальной модели и технического задания;

4) Проектирование изделия;

5) Технологическая подготовка производства;

6) Изготовление изделия;

7) Развертывание сети сбыта;

8) Промышленная эксплуатация и обслуживание;

9) Утилизация.

Указанные этапы не обязательно выполняются последовательно, некоторые из них могут выполнятся частично или полностью одновременно, например, 6 и 7, 1 и 2 и др. Кроме того возможен возврат на предыдущие этапы по результатам отработки изделия на технологичность, испытаний в лабораторных условиях или промышленной эксплуатации и др.

Цели использования CALS-технологий:

– сокращение затрат на реализацию;

– повышение эффективности и сокращение затрат в бизнес-процессах;

– повышение конкурентоспособности и рыночной привлекательности производимой продукции;

– создание предпосылок для сохранения и расширения рынков сбыта.

Одной из основных идей CALS-технологий – это возможность включения описания всех видов изделий в единую общую структуру, допускающую хранение и обработку различных типов данных, порождаемых на каждом этапе жизненного цикла изделий. Стратегически эта идея достигается за счет разработки соответствующих международных стандартов, подготовка и принятие которых проводится через международный комитет по стандартизации (ISO).

Выделяют два типа стандартов:

1. Функциональные стандарты (ФС) – определяют процессы и их взаимосвязи, исходя из целевых потребностей пользователя. ФС включают описание информационных процессов (функций) конкретных проблемных областей.

2. Технические стандарты (ТС) – предлагают общий набор правил для цифрового обмена информации.

3. Информационные стандарты управления (ИСУ) – дающие общее определение информационных элементов, атрибутов, отношений, защиты данных и достижимости данных.

Примером информационного стандарта является стандарт STEP (STandart for Exchange of Product model data – стандарт обмена данными о модели продукта) – международный формат хранения информации. Этот стандарт был специально разработан для c целью предоставить нейтральный механизм описания данных о продукте на всех стадиях жизненного цикла изделия. На сегодняшний день STEP обеспечивает обмен информацией между CAD/CAM системами и системами управления проектами и охватывает:

– с точки зрения технологии – механообработку и электронику;

– с точки зрения этапов ЖЦ – этап проектирования;

– с точки зрения описания свойств изделия – геометрия (форму и размеры).

Основными компонентами STEP являются:

1. Язык Express – это язык информационного моделирования, предназначенный для описания структуры информационной модели и накладываемых ограничений. Язык обеспечивает описание информационных сущностей (объектов), их атрибутов и связей.

2. Стандартные решения – структура физического ASCII-файла для хранения модели (так называемый «обменный файл»);

3. Базовые информационные модели – готовые Express схемы для различных прикладных областей. Для специальных приложений могут быть разработаны свои схемы, и такая работа в рамках ISO ведется постоянно.

Дата добавления: 2014-01-04